1、 摘 要 本设计主要是液晶显示器后壳的注射模具设计。通过对塑件进行工艺的分析及其结构分析，从产品结构工艺性 ,具体模具结构出发 ,对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、注射机的选择及有关参数的校核都有详细的设计。介绍了模具的结构组成及工作原理。该模具一模一腔 ,采用斜顶定出机构 ,结构合理 ,运行可靠。通过模具设计表明该模具能达到电脑后壳的质量和加工工艺要求。 关键词 ： 塑料；注塑模具；模具结构； UG Abstract This design mainly is 19 inch LCD computer shell injection mold design. Through t
2、o the plastic parts for process analysis and structure analysis, from the product structure craft, specific die structure, the mould of gating system, molding part of the structure, the ejection system, selection of injection machine and related parameters of checking all have detailed design. Intro
3、duces structure and working principle of the die. The mold one module and one cavity, adopts the lifter set organization, reasonable structure, reliable operation. Through the mold design shows that the mould can achieve computer shell quality and processing technology. Keywords: Plastic; Injection
4、mould ;The mould structure;UG 目 录 摘 要 . 错误 !未定义书签。 Abstract . 错误 !未定义书签。 一 . 概论 . 6 二、塑件成型工艺的可行性分析 11 2.1 塑件分析 .11 2.2 塑件的原材料分析 11 三 、 注射成型机的选择与成型腔数的确定 15 3.1 注射成型机的选择 15 3.2 注塑机的校核 16 3.3 成型腔数的确定 16 四 、 浇注系统的设计 18 4.1 分型面位置的确定 18 4.2 确定型腔数量及排列方式 19 4.3 浇注系统的设计 20 4.4 凹模的结构设计 23 4.5 凸模的结构设计 23 五、 成型
5、零件结构设计 25 5.1 成型零件工作尺寸的计算 25 5.2 模具成型零件的工作尺寸计算 25 六、 设计排气和引气系统设 28 七、 导向与脱模机构的设计 29 7.1 导 向 机 构 的 设计 29 7.2 顶出机构 的设计 30 八、 冷却系统 设计 38 8.1 冷却系统的设计原则 38 8.2 温度调节对塑件质量的影响 38 8.3 对温度调节系统的要求 39 8.4 冷却装置的设计要点 39 8.5 冷却系统 设计计算 39 九、 其它结构零部件的设计 40 十、小结 42 注释和参考文献 43 谢辞 44 第 1 章 概论 1.1 模具工业的概况 在讨论注塑模设计之前，先要对
6、国内外的塑料模具工业的状况、塑料模具工业的发展方向有一个较清晰的 了解，这也就使我们对本课题的意义有所了解。首先要对模具有一个整体的认识。模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备之一。作为工业基础，模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用，在国际上被称为“工业之母”，对国民经济发展起着不容质疑的作用。 模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业” ；美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”；德国则认为是所有工业中的“关键工业” ； 日本模具协会也认为“模具是促
7、进社会繁荣富裕的动力” ，同时也是“整个工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力” 。在模具工业的总产值中，冲压模具约占 50%，塑料模具约占 33%，压铸模具约占 6%，其它各类模具约占 11%。 塑料模具工业是随塑料工业的发展而发展的。塑料工业是一门新兴工业。自塑料问世后的几十年以来，由于其原料丰富、制作方便和成本低廉，塑料工业发展很快，它在某些方面己取代了多种有色金属、黑色金属、水泥、橡胶、皮革、陶瓷、木材和玻璃等，成为各个工业部门不可缺少的材料。 目前在国民经济的各个 部门中都广泛地使用着各式各样的塑料制品。特别是在办公设备、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、交通、电信、轻工、建筑业
8、产品、日用品以及家用电器行业中的电视机、收录机、洗衣机、电冰箱和手表的壳体等零件，都已经向塑料化方向发展。目前，世界的塑料产量已超过有色金属产量的总和。 塑料模具就是利用特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工艺基础装备。用塑料模具生产的主要优点是制造简便、材料利用高、生产率高、产品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济效果。塑料模具的现代设计与制造和现代塑 料工业的发展有极密切的关系。随着塑料工业的飞速发展，塑料模具工业也随之迅速发展。 1. 2.我国塑料模具工业技术现状及地区分布 在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，已成为衡量一个国家
9、制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。还能生产厚度仅为 0. 08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等。注塑模型腔制造精度可达 0. 02 0. 05mm，表面粗糙度 Ra0. 2 u m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达 1030万次，淬火钢模达 50 100万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。 成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋
10、成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在 2934英寸电视机显示器后壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了 C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型 设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达 20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率不到 10%,与国外的 5080%相比，差距较大。 在制造技术方面， CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的 CAD/CAM系统，如美
11、国 EDS的 UG II、美国 Parametric Technology公司的 Pro/Engineer、美国 CV公司的 CADS5、英国Deltacam公 司的 DOCT5、日本 HZS公司的 CRADE、以色列公司的 Cimatron、美国AC-Tech公司的 C-Mold及澳大利亚 Moldflow公司的 MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了 CAD/CAM的集成，并能支持 CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具 CAD/CAM技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模 C
12、AD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的 CAXA系统、华中科技大学开发的 注塑模 HSC5.0系统及 CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点，为进一步普及模具 CAD/CAM技术创造了良好条件。 近年来，国内己较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如 :P20、 3Cr2Mo、 PMS、SM I、 SM II等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在 30%以下，和国外
13、先进工业国家已达到 70%-80%相比，仍有很大差距。技术比较见表 1 表 1: 国内外塑料模具技术比较表 项目 国外 国内 注塑模型腔精度 0. 0050. 01mm 0.020.05mm 型腔表面粗糙度 Ra0.010. 05 um Ra0.20 um 非淬火钢模具寿命 10-60万次 1030万次 淬火钢模具寿命 160300万次 50100万次 热流道模具使用率 80%以上 总体不足 10% 标准化程度 7080% 小于 30% 中型塑料模生产周期 一个月左右 24个月 我国模具工业起步晚，底子 薄，与工业发达国家相比有很大的差距，但在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和
14、引导下，我国模具工业发展迅速。据统计，我国现有模具生产厂近 2万家，从业人员约 50 万人，“九五”期间的年增长率为 13%. 2000 年总产值为 270 亿元，占世界总量的 5%。 2008 年总产值为 450 亿元，近十年来增长率为 15%以上。但从总体上看，自产自用占主导地位，商品化模具仅为 1/3 左右，国内模具生产仍供不应求，特别是精密、大型、复杂、长寿命模具，仍主要依赖进口。目前，就整个模具市场来看，进口模具约占市场总量的 20%左右， 其中，中高档模具进口比例达 40%以上。因此，近年来我国模具发展的重点放在精密、大型、复杂、长寿命模具上，并取得了可喜的成绩，模具进口逐渐下降，
15、模具技术和水平也有长足的进步 。近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型精密、复杂、长寿命等中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量增加较快，其能力提高显著；股份制改造步伐加快，等等。从地区分布来说，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产 最为集中的省份是广东和浙江，这 2个省的模具产值已占全国总量的六成以上。江苏、上海、山东、安徽等地目前发展态势也很好。我国模具年生产总量虽然已位居世界第三，但设计制造水平在总体上要比工业发达国家落后许多，其差距主要表现在下列六
16、方面： (1)国内自配率不足 80，中低档模具供过于求，中高档模具自配率不足 60。 (2)企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构都不够合理。 (3)模具产品水平和生产工艺水平总体上比国际先进水平低很多，而模具生产周期却要比国际先进水平长很多。 (4)开发能力弱，经济效益欠佳。我国 模具企业技术人员比例较低，水平也较低，不重视产品开发，在市场中常处于被动地位。 (5)模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低。 (6)与国际先进水平相比，模具企业的管理落后更甚于技术落后。 纵观发达国家对模具工业的认识与重视，我们感受到制造理念陈旧则是我国模具工业发展滞后的直接原因。模具技术水平的高低，决定着
17、产品的质量、效益和新产品开发能力，它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志。因此，模具是国家重点鼓励与支持发展的技术和产品，现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分，是国民经济的装备产 业，其技术、资金与劳动相对密集。提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。模具标准件是模具基础，其大量应用可缩短模具设计制造周期，同时也显著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具质量。 在科技发展中，人是第一因素，因此我们要特别注重对知识的更新与学习，实现产、学、研相结合，培养更多的模具人才，搞好技术创新，提高模具设计制造水平。在教学中积极采用多媒体与虚拟现 实技术，逐步走向网络化、智能化环境，实
18、现模具企业的敏捷制造、动态联盟与系统集成。我国模具工业是一个完全信息化的、充满着朝气和希望而又实实在在的新时代即将到来。 1.3.我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向 在信息社会和经济全球化不断发展的进程中，模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展，技术含量不断提高，模具生产向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面发展；模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。 模具技术的发展趋势主要 是： CAD、 CAM、 CAE的广泛应用及其软件的不断先进和 CAD CAM CAE技术的进一步集成化、一体化、智能化； P
19、DM(产品数据管理 )、 CAPP(计算机辅助工艺设计管理 )、 KBE(基于知识工程 )、 ERP(企业资源管理 )、 MIS(模具制造管理信息系统 )及 Internet平台等信息网络技术的不断发展和应用； 高速、高精加工技术的发展与应用； 超精加工、复合加工、先进表面加工和处理技术的发展与应用； 快速成型与快速制模 (RP RT)技术的发展与应用； 热流道技术、精密测量及高速扫描技术、逆向工程 及并行工程的发展与应用； 模具标准化及模具标准件的发展及进一步推广应用； 优质模具材料的研制及正确选用； 模具自动加工系统的研制与应用； 虚拟技术和纳米技术等的逐步应用。 1.4 .注塑模具 CA
20、D 发展概况及趋势 计算机辅助设计 (Computer Aided Design, CAD)是当代计算机应用的一个重要领域。随着计算机硬件和软件技术水平的迅速提高， CAD技术及其应用一直处于日新月异的发展浪潮中。作为 CAD技术应用的一个十分重要的方面，塑料模具计算机辅助设计、模拟分析与制造，即模 具 CAD、 CAE和 CAM也一直是国内外普遍关注的热点。 三十多年来，国外注射模 CAD 技术发展相当迅速。 70 年代己开始应用计算机对熔融塑料在圆盘形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。 80 年代初，人们成功地采用有限元法分析三维型腔内塑料熔体的流动过程，使设计人员可以依据理论分析并
21、结合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改，以减少试模时间，提高模具质量。近十年来，注射模 CAD 技术在不断进行理论和实验研究的同时，十分注意向实用化阶段发展，一些高水平的商品软件逐步推出，并在推广和实际使用中不断改进、提高 和完善。 第二章 塑件成型工艺的可行性分析 2.1 塑件分析 图 1 产品 图 2.2 塑件的材料分析 本零件是显示器后壳，查阅读塑料产品材料手册，本零件材料选择 ABS ABS 材料是丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物。这三种组分各自的特性，使 ABS 具有良好综合力学性能。丙烯晴使 ABS 有良好的耐化学腐蚀及表面硬度，丁二烯使 ABS 坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性。 ABS 属于热塑性塑料，外观为粒状或粉状 ,呈微黄色 ,不透明但成型的塑件具有较好的光泽。 ABS 无毒，无味。密 度 1.02 1.05g/cm3 成型温度范围（ 180 -240） ,成型时有较好的流动性。 ABS 材料具有较高的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降 (抗寒性 )；有良好的的机械强度和一定的耐磨性，
